程序如何变成进程
复习
- 操作系统是什么：操作系统是资源的管理者和抽象提供者
- 内核态与用户态：为什么普通程序不能随意执行危险操作
- 系统调用：用户程序怎样安全地请求内核服务
TL;DR
- 程序是磁盘上的静态文件；进程是正在运行的程序
- 同一份程序可以被加载很多次，变成多个互不相同的进程
- 进程 = 程序 + 运行状态 + 占用的资源
- 内核负责把一个静态程序“变成”一个活生生的进程
正文
你双击一个程序，它就跑起来了。可仔细想想：磁盘上的那个文件，从头到尾一个字都没变，它怎么就“跑起来”了？
这里要区分两个概念。
静态与动态
- 程序（program）：躺在磁盘上的可执行文件，是一堆静态的指令和数据。它不会自己动。
- 进程（process）：程序被装进内存、正在执行的那一份，是动态的、活着的。
好比菜谱和做菜：菜谱印在纸上，永远是那几行字；照着菜谱下厨，才会有切菜、翻炒、出锅这些正在发生的事。菜谱是程序，那个正在进行的“做菜过程”是进程。
同一个程序可以同时对应多个进程。比如你打开两个文本编辑器，用的是一模一样的可执行文件，却是两个独立进程——各自的文档、光标位置、改动，互不干扰。
内核要记住什么
一旦程序开始运行，内核就得把它“管起来”。为此，它要为这个进程记下不少东西：
- 程序被放在内存的哪里
- 现在执行到哪条指令（PC 是多少）
- 各个寄存器里是什么值
- 占用了哪些资源（内存、打开的文件、设备）
- 现在是什么状态（正在跑，还是在等）
这些信息加起来，才构成一个完整的“正在运行的程序”。而它们，都会记在一个专门的数据结构里——下一章会细讲。
内核怎样“制造”一个进程
把一个静态程序变成进程，内核大致要做这几件事：
- 把程序的代码和数据装入内存
- 为它建立起一片属于自己的地址空间
- 准备好运行所需的栈和初始寄存器
- 把 PC 指向程序的入口
- 把它标记为“就绪”，等着被调度上 CPU
做完这些，程序就有了“生命”，成了一个进程。接下来，它就可以和别的进程一起，轮流使用 CPU。
那么，一个进程又是从哪里来的？是凭空冒出来的，还是由别的进程“生”出来的？下一章，我们看进程的出生与死亡。
思考题
同一份可执行文件，被运行了三次，产生了几个进程？它们之间会不会互相影响各自的变量和文件？为什么？
小结
知识点
- 程序是静态文件，进程是正在运行的程序
- 同一程序可以有多个进程
- 进程 = 程序 + 运行状态 + 占用的资源
- 内核把静态程序装入内存、建立地址空间、准备运行环境
参考资料
- Wikipedia(zh)：进程：进程的概念
- Wikipedia(zh)：程序：程序与进程的区别
思考题答案（仅供参考）
产生三个进程。它们虽然来自同一个文件，却各自拥有独立的运行状态和资源：各自的内存空间、各自的变量、各自的寄存器值。一个进程改动自己的变量或文件，不会直接改变另外两个。也正因如此，同一程序才能被安全地同时运行多份。
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设计师 | 南国微雪